JP2001257592A - 計測装置 - Google Patents
計測装置Info
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- JP2001257592A JP2001257592A JP2000064637A JP2000064637A JP2001257592A JP 2001257592 A JP2001257592 A JP 2001257592A JP 2000064637 A JP2000064637 A JP 2000064637A JP 2000064637 A JP2000064637 A JP 2000064637A JP 2001257592 A JP2001257592 A JP 2001257592A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
- G01R19/25—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof using digital measurement techniques
- G01R19/2506—Arrangements for conditioning or analysing measured signals, e.g. for indicating peak values ; Details concerning sampling, digitizing or waveform capturing
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R22/00—Arrangements for measuring time integral of electric power or current, e.g. electricity meters
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- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
- Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 被計測入力をA/D変換して計測するにあた
り、被計測入力幅が大きく変化してもA/D変換器の飽
和を排除して、適正なゲイン倍率を使用できて計測誤差
を小さくする。 【解決手段】 被計測入力をゲイン付与手段30にて任
意ゲイン倍率に増幅して各ゲイン倍率のアナログデータ
をA/D変換器8によりディジタルデータに変換する。
A/D変換後の各任意倍率のディジタルデータをメモリ
手段9に記録して、メモリ内のディジタルデータのうち
ゲイン倍率の最も大きいデータからA/D変換時の飽和
を示すデータを検索して、飽和データが存在する一連の
データを無効にして飽和データの存在しないデータを演
算処理対象として選択する。
り、被計測入力幅が大きく変化してもA/D変換器の飽
和を排除して、適正なゲイン倍率を使用できて計測誤差
を小さくする。 【解決手段】 被計測入力をゲイン付与手段30にて任
意ゲイン倍率に増幅して各ゲイン倍率のアナログデータ
をA/D変換器8によりディジタルデータに変換する。
A/D変換後の各任意倍率のディジタルデータをメモリ
手段9に記録して、メモリ内のディジタルデータのうち
ゲイン倍率の最も大きいデータからA/D変換時の飽和
を示すデータを検索して、飽和データが存在する一連の
データを無効にして飽和データの存在しないデータを演
算処理対象として選択する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、電流、電圧、電
力、電力量などをA/D変換器を使用して計測を行う計
測装置に関するものである。
力、電力量などをA/D変換器を使用して計測を行う計
測装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図3は、例えば特開平10−26641
号公報に示された従来の計測装置の回路ブロック図、図
4は複数の回路電流検出のタイミングを説明する図であ
る。図において、1は電圧検出手段、2は電流検出手段
であり、複数の回路電流をそれぞれ各個に検出するよう
になっている。電流検出手段2は変流器を介して検出さ
れる電流をサンプリング処理のために電流比例の電圧信
号に変える。3は各電流検出手段2の次段に挿入された
オートレンジ回路、4は入力回路切替手段であり、各オ
ートレンジ回路3の入力を切り替える。5はサンプリン
グの時分割手段、6はサンプルホールド回路、7はマル
チプレクサ、8はA/D変換器、9はA/D変換により
量子化された計測データを記憶しておくメモリ、10は
時分割電力量演算手段であり、演算手段11、演算結果
メモリ12、ビットシフト手段13、オートレンジ切替
手段14から構成される。20は時分割電力量演算手段
10で演算される電力を各回路毎に積算する回路毎電力
量演算手段である。
号公報に示された従来の計測装置の回路ブロック図、図
4は複数の回路電流検出のタイミングを説明する図であ
る。図において、1は電圧検出手段、2は電流検出手段
であり、複数の回路電流をそれぞれ各個に検出するよう
になっている。電流検出手段2は変流器を介して検出さ
れる電流をサンプリング処理のために電流比例の電圧信
号に変える。3は各電流検出手段2の次段に挿入された
オートレンジ回路、4は入力回路切替手段であり、各オ
ートレンジ回路3の入力を切り替える。5はサンプリン
グの時分割手段、6はサンプルホールド回路、7はマル
チプレクサ、8はA/D変換器、9はA/D変換により
量子化された計測データを記憶しておくメモリ、10は
時分割電力量演算手段であり、演算手段11、演算結果
メモリ12、ビットシフト手段13、オートレンジ切替
手段14から構成される。20は時分割電力量演算手段
10で演算される電力を各回路毎に積算する回路毎電力
量演算手段である。
【0003】次に従来の計測装置の動作について説明す
る。入力回路切替手段4では図4に示されるように複数
の電流検出回路2からの入力を順次切り替えてゆく。こ
のとき、電力の演算のためには実効値を計測する必要か
ら、電流検出は交流波形の1/2周期の倍数を単位
(t)に順次切り替えてゆく。被計測回路の計測が一巡
すると最初の回路へ戻る。たがって一巡に要する時間
(T)に1回に被計測回路毎に計測される電流・電圧は
A/D変換器8でディジタル量子化され、演算手段11
で電力値に乗算される。演算結果メモリ12、ビットシ
フト手段13により、順次切り替え計測のために飛ばさ
れた部分の補完演算をして回路毎電力量演算手段20に
て積算して、回路毎に電力量を得る。オートレンジ切替
手段14では演算処理される部位の電流検出手段2での
入力レベルを基に次回の入力レベルにオートレンジ回路
3へフィードバックして計測制度が最適レベルに維持で
きるようにしている。
る。入力回路切替手段4では図4に示されるように複数
の電流検出回路2からの入力を順次切り替えてゆく。こ
のとき、電力の演算のためには実効値を計測する必要か
ら、電流検出は交流波形の1/2周期の倍数を単位
(t)に順次切り替えてゆく。被計測回路の計測が一巡
すると最初の回路へ戻る。たがって一巡に要する時間
(T)に1回に被計測回路毎に計測される電流・電圧は
A/D変換器8でディジタル量子化され、演算手段11
で電力値に乗算される。演算結果メモリ12、ビットシ
フト手段13により、順次切り替え計測のために飛ばさ
れた部分の補完演算をして回路毎電力量演算手段20に
て積算して、回路毎に電力量を得る。オートレンジ切替
手段14では演算処理される部位の電流検出手段2での
入力レベルを基に次回の入力レベルにオートレンジ回路
3へフィードバックして計測制度が最適レベルに維持で
きるようにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の計測装置では、
現在の演算結果に基づいたゲインをフィードバックして
次回の計測に使用している。入力値へのゲイン制御は、
オートレンジ回路3で前回の計測サイクルデータの値に
基づいて、次回の計測サイクルへフィードバックする
が、複数の回路を順次に計測しているので前回の計測サ
イクルデータは一巡に時間(T)を要する。このため、
この間に被計測入力幅が大きく変化する可能性が高く、
最適なゲイン制御が得られない。したがって、前回入力
値が小さく今回の入力値が大きい場合、今回の入力に対
してゲインが大きすぎると、A/D変換部の入力データ
が飽和してしまい、また逆に、前回入力値が大きくて今
回入力値が小さい場合は、ゲインが小さくなりすぎ、A
/D変換誤差が大きくなっていた。このため、計測デー
タの誤差が大きくなるという課題があった。
現在の演算結果に基づいたゲインをフィードバックして
次回の計測に使用している。入力値へのゲイン制御は、
オートレンジ回路3で前回の計測サイクルデータの値に
基づいて、次回の計測サイクルへフィードバックする
が、複数の回路を順次に計測しているので前回の計測サ
イクルデータは一巡に時間(T)を要する。このため、
この間に被計測入力幅が大きく変化する可能性が高く、
最適なゲイン制御が得られない。したがって、前回入力
値が小さく今回の入力値が大きい場合、今回の入力に対
してゲインが大きすぎると、A/D変換部の入力データ
が飽和してしまい、また逆に、前回入力値が大きくて今
回入力値が小さい場合は、ゲインが小さくなりすぎ、A
/D変換誤差が大きくなっていた。このため、計測デー
タの誤差が大きくなるという課題があった。
【0005】この発明は、かかる課題を解決するために
なされたものであり、複数の回路を順次に計測する場合
であっても、入力値が急激に変化するような場合でもA
/D変換のために安定したゲイン制御を行い、計測誤差
を最小限に抑えることを目的とする。
なされたものであり、複数の回路を順次に計測する場合
であっても、入力値が急激に変化するような場合でもA
/D変換のために安定したゲイン制御を行い、計測誤差
を最小限に抑えることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明に係る計測装置
は、ゲイン付与手段により任意ゲイン倍率に増幅された
それぞれの被計測アナログ入力をサンプリングしてA/
D変換するA/D変換器と、A/D変換後のそれぞれ任
意倍率のディジタルデータを記録するメモリ手段と、メ
モリ手段内のディジタルデータのうちゲイン倍率の最も
大きいデータからA/D変換時の飽和を示すデータを検
索して、飽和データが存在する一連のディジタルデータ
を無効にして飽和データの存在しないディジタルデータ
を選択するゲイン最適値選択回路とを備え、飽和のない
ディジタルデータでもって電力等の演算処理するように
したものである。
は、ゲイン付与手段により任意ゲイン倍率に増幅された
それぞれの被計測アナログ入力をサンプリングしてA/
D変換するA/D変換器と、A/D変換後のそれぞれ任
意倍率のディジタルデータを記録するメモリ手段と、メ
モリ手段内のディジタルデータのうちゲイン倍率の最も
大きいデータからA/D変換時の飽和を示すデータを検
索して、飽和データが存在する一連のディジタルデータ
を無効にして飽和データの存在しないディジタルデータ
を選択するゲイン最適値選択回路とを備え、飽和のない
ディジタルデータでもって電力等の演算処理するように
したものである。
【0007】また、飽和データが2個以上連続存在する
ときにそのディジタルデータを無効にするようにしたも
のである。
ときにそのディジタルデータを無効にするようにしたも
のである。
【0008】そして、複数の被計測アナログ入力を順次
切り替えながらゲイン付与手段に入力させる入力回路切
替手段を備えたものである。
切り替えながらゲイン付与手段に入力させる入力回路切
替手段を備えたものである。
【0009】
【発明の実施の形態】実施の形態1.図1はこの発明の
実施の形態1を示す計測装置の回路ブロック図、図2は
入力ゲイン倍率とA/D変換の関係を説明する図であ
る。図において、従来装置図3と同一符号は同一または
同等の機能を有するものである。15はゲイン最適値選
択回路、30はゲイン付与手段であり、各電流検出手段
2にて検出した電流値に対し、おのおの複数の任意のゲ
イン倍率(例として×1、×3、×9)を乗算する。
実施の形態1を示す計測装置の回路ブロック図、図2は
入力ゲイン倍率とA/D変換の関係を説明する図であ
る。図において、従来装置図3と同一符号は同一または
同等の機能を有するものである。15はゲイン最適値選
択回路、30はゲイン付与手段であり、各電流検出手段
2にて検出した電流値に対し、おのおの複数の任意のゲ
イン倍率(例として×1、×3、×9)を乗算する。
【0010】以下、実施の形態1の計測装置の動作につ
いて説明する。各電流検出手段2にて検出された電流値
は入力回路切替手段4において、従来装置の説明と同様
に実効値が得られるよう交流波形の1/2周期の倍数を
単位に順次切り替えてゆく。入力回路切替手段4で計測
対象に切り替えられた計測結果にゲイン付与手段30が
それぞれ任意のゲイン倍率(×1、×3、×9)を乗算
する。それぞれにゲイン倍率が乗算された入力信号は時
分割手段5でサンプリングされサンプルホールド回路6
を通じてA/D変換器8でディジタル信号に変換され
る。
いて説明する。各電流検出手段2にて検出された電流値
は入力回路切替手段4において、従来装置の説明と同様
に実効値が得られるよう交流波形の1/2周期の倍数を
単位に順次切り替えてゆく。入力回路切替手段4で計測
対象に切り替えられた計測結果にゲイン付与手段30が
それぞれ任意のゲイン倍率(×1、×3、×9)を乗算
する。それぞれにゲイン倍率が乗算された入力信号は時
分割手段5でサンプリングされサンプルホールド回路6
を通じてA/D変換器8でディジタル信号に変換され
る。
【0011】A/D変換と最適ゲイン選択の処理を図2
を用いて説明する。A/D変換器8は一般に図2(イ)
の構成であり、図2(ロ)のように入力信号をレファレ
ンス電位(Vref)と接地電位(GND)間のアナロ
グ入力電位をサンプリングしたディジタル信号に変換す
る。ここで、同一の入力信号をゲイン倍率を異ならせた
複数のディジタルデータ群にして、これをメモリ13へ
格納する。ディジタルデータ群は図2(ハ)〜(ホ)の
イメージでメモリ13へ格納される。
を用いて説明する。A/D変換器8は一般に図2(イ)
の構成であり、図2(ロ)のように入力信号をレファレ
ンス電位(Vref)と接地電位(GND)間のアナロ
グ入力電位をサンプリングしたディジタル信号に変換す
る。ここで、同一の入力信号をゲイン倍率を異ならせた
複数のディジタルデータ群にして、これをメモリ13へ
格納する。ディジタルデータ群は図2(ハ)〜(ホ)の
イメージでメモリ13へ格納される。
【0012】A/D変換器8は入力信号レベルがVre
fまたはGND電位を超過すると飽和現象が発生する。
ゲイン倍率が大きすぎると、この飽和現象が発生して計
測不能となる。また、入力信号レベルが小さいと分解能
が低下して計測精度が悪くなる。飽和現象を起こさない
でVrefとGND間のほぼ全体にわたる入力信号レベ
ルのときが分解能も高く精度の良い計測が可能である。
飽和現象が発生しないときは正常数値化されたデータが
メモリ13へ記録される。飽和現象が発生すると例えば
10ビットのA/D変換器の場合、10ビット上限値の
ヘキサコードで「3FF」がディジタルデータの中に記
録されることになる。
fまたはGND電位を超過すると飽和現象が発生する。
ゲイン倍率が大きすぎると、この飽和現象が発生して計
測不能となる。また、入力信号レベルが小さいと分解能
が低下して計測精度が悪くなる。飽和現象を起こさない
でVrefとGND間のほぼ全体にわたる入力信号レベ
ルのときが分解能も高く精度の良い計測が可能である。
飽和現象が発生しないときは正常数値化されたデータが
メモリ13へ記録される。飽和現象が発生すると例えば
10ビットのA/D変換器の場合、10ビット上限値の
ヘキサコードで「3FF」がディジタルデータの中に記
録されることになる。
【0013】メモリ13へ記録されたディジタルデータ
を使用して演算処理の前にゲイン最適値選択回路15で
は、ディジタルデータ群の中で最もゲイン倍率の大きい
ディジタルデータ(×9)から飽和を示すデータ(3F
F)の有無を検索する。飽和を示すデータ(3FF)が
なければこのディジタルデータを演算処理にまわす。も
し、飽和を示すデータ(3FF)が2個以上連続して存
在すれば飽和の発生と判定して、このゲインの一連のデ
ータは演算対象から除外して、次にゲイン倍率の大きい
ディジタルデータ(×3)へ検索を移す。
を使用して演算処理の前にゲイン最適値選択回路15で
は、ディジタルデータ群の中で最もゲイン倍率の大きい
ディジタルデータ(×9)から飽和を示すデータ(3F
F)の有無を検索する。飽和を示すデータ(3FF)が
なければこのディジタルデータを演算処理にまわす。も
し、飽和を示すデータ(3FF)が2個以上連続して存
在すれば飽和の発生と判定して、このゲインの一連のデ
ータは演算対象から除外して、次にゲイン倍率の大きい
ディジタルデータ(×3)へ検索を移す。
【0014】以下、同様に選択してゲイン倍率が大きく
て飽和を示すデータ(3FF)の無いものに至ったもの
で演算処理を実行する。飽和を示すデータ(3FF)の
検索において、一連のサンプリングデータの中に飽和デ
ータが1個だけ存在するときは、ノイズによる一過性の
飽和の場合が多くこれは無視して、サンプリング順位の
前後の値から正常数値に復元処理を行い、演算処理を実
行するようにすればノイズの影響を排除できる。
て飽和を示すデータ(3FF)の無いものに至ったもの
で演算処理を実行する。飽和を示すデータ(3FF)の
検索において、一連のサンプリングデータの中に飽和デ
ータが1個だけ存在するときは、ノイズによる一過性の
飽和の場合が多くこれは無視して、サンプリング順位の
前後の値から正常数値に復元処理を行い、演算処理を実
行するようにすればノイズの影響を排除できる。
【0015】
【発明の効果】この発明は上説明したように、演算結果
に基づいたゲインをフィードバックして次回の計測に使
用しないで、被計測アナログ入力を任意ゲイン倍率に増
幅してA/D変換後のそれぞれの倍率のディジタルデー
タを最も倍率の大きいデータから順次検索して飽和デー
タが存在するディジタルデータを無効にして飽和データ
の存在しないディジタルデータを選択するようにして、
A/D変換において入力値が急激に変化するような場合
でも安定したゲイン制御が得られ、分解能の高い計測が
行えるので、計測誤差を小さくすることができる。
に基づいたゲインをフィードバックして次回の計測に使
用しないで、被計測アナログ入力を任意ゲイン倍率に増
幅してA/D変換後のそれぞれの倍率のディジタルデー
タを最も倍率の大きいデータから順次検索して飽和デー
タが存在するディジタルデータを無効にして飽和データ
の存在しないディジタルデータを選択するようにして、
A/D変換において入力値が急激に変化するような場合
でも安定したゲイン制御が得られ、分解能の高い計測が
行えるので、計測誤差を小さくすることができる。
【0016】また、一連のサンプリングデータの中に飽
和データが2個以上連続して存在するときを飽和現象と
判定して、飽和データが1個だけ存在するときは、ノイ
ズによる一過性の飽和と判定して、サンプリング順位の
前後の値から正常数値に復元処理を行い、演算処理を実
行するのでノイズの影響を排除できる。
和データが2個以上連続して存在するときを飽和現象と
判定して、飽和データが1個だけ存在するときは、ノイ
ズによる一過性の飽和と判定して、サンプリング順位の
前後の値から正常数値に復元処理を行い、演算処理を実
行するのでノイズの影響を排除できる。
【0017】そして、入力回路切替手段により被計測入
力を順次切り替えてA/D変換するようにしたので、多
回路の計測を同時に行うことができる。特定の被計測入
力は計測一巡時間間隔で計測するが、この場合におい
て、計測間隔間の入力値の急激な変化があっても、安定
したゲイン制御と、分解能の高い計測が得られる。
力を順次切り替えてA/D変換するようにしたので、多
回路の計測を同時に行うことができる。特定の被計測入
力は計測一巡時間間隔で計測するが、この場合におい
て、計測間隔間の入力値の急激な変化があっても、安定
したゲイン制御と、分解能の高い計測が得られる。
【図1】 この発明の計測装置の回路ブロック図であ
る。
る。
【図2】 この発明の計測装置の入力ゲイン倍率とA/
D変換の関係を説明する図である。
D変換の関係を説明する図である。
【図3】 従来の計測装置の回路ブロック図である。
【図4】 複数の回路電流検出のタイミングを説明する
図である。
図である。
1 電圧検出手段、 2電流検出手段、 4 入力
回路切替手段、5 時分割手段、 6 サンプルホー
ルド回路、 8 A/D変換器、9 メモリ、 1
0 時分割電力量演算手段、 11 演算手段、12
演算結果メモリ、 20 回路毎電力量演算手段
回路切替手段、5 時分割手段、 6 サンプルホー
ルド回路、 8 A/D変換器、9 メモリ、 1
0 時分割電力量演算手段、 11 演算手段、12
演算結果メモリ、 20 回路毎電力量演算手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷 真樹 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 桑田 照巳 東京都千代田区大手町二丁目6番2号 三 菱電機エンジニアリング株式会社内 Fターム(参考) 2G035 AA17 AB01 AB04 AD28 AD45 AD65 5J022 AA01 BA01 BA08 CA02 CA10 CB07 CC02 CD02 CE01 CF08
Claims (3)
- 【請求項1】 被計測アナログ入力を複数任意のゲイン
倍率に増幅するゲイン付与手段と、このゲイン付与手段
により任意倍率に増幅されたそれぞれの被計測入力をサ
ンプリングによりA/D変換するA/D変換器と、A/
D変換されたそれぞれ任意倍率のディジタルデータを記
録するメモリ手段と、このメモリ手段に記録された任意
倍率のディジタルデータの最も倍率の大きいデータから
上記A/D変換時の飽和を示すデータを検索して飽和デ
ータが存在するディジタルデータを無効にして飽和デー
タの存在しないディジタルデータを選択するゲイン最適
値選択回路とを備え、選択された上記ディジタルデータ
でもって演算処理することを特徴とする計測装置。 - 【請求項2】 飽和データが2個以上連続存在するとき
にそのディジタルデータを無効にすることを特徴とする
請求項1に記載の計測装置。 - 【請求項3】 複数の被計測アナログ入力を順次切り替
えながらゲイン付与手段に入力させる入力回路切替手段
を備えたことを特徴とする請求項1または2に記載の計
測装置。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000064637A JP2001257592A (ja) | 2000-03-09 | 2000-03-09 | 計測装置 |
TW090103879A TWI263052B (en) | 2000-03-09 | 2001-02-21 | Measuring device |
EP01104526A EP1132744A3 (en) | 2000-03-09 | 2001-03-02 | Measuring device |
KR1020010011231A KR100363127B1 (ko) | 2000-03-09 | 2001-03-05 | 계측장치 |
CNB011109602A CN1174254C (zh) | 2000-03-09 | 2001-03-06 | 测量装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000064637A JP2001257592A (ja) | 2000-03-09 | 2000-03-09 | 計測装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001257592A true JP2001257592A (ja) | 2001-09-21 |
Family
ID=18584308
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000064637A Pending JP2001257592A (ja) | 2000-03-09 | 2000-03-09 | 計測装置 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP1132744A3 (ja) |
JP (1) | JP2001257592A (ja) |
KR (1) | KR100363127B1 (ja) |
CN (1) | CN1174254C (ja) |
TW (1) | TWI263052B (ja) |
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JP2013070893A (ja) * | 2011-09-29 | 2013-04-22 | Hitachi Medical Corp | X線ct装置 |
JP2014163734A (ja) * | 2013-02-22 | 2014-09-08 | Hioki Ee Corp | 波形測定装置、電流測定装置および電力測定装置 |
JP2015152488A (ja) * | 2014-02-17 | 2015-08-24 | オムロン株式会社 | 電流測定装置、その制御方法、制御プログラム、並びに記録媒体、および電力測定装置 |
Families Citing this family (4)
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---|---|---|---|---|
DE602006008766D1 (de) * | 2005-04-19 | 2009-10-08 | Nxp Bv | Testpräparierte integrierte schaltung mit interner stromversorgungsdomäne |
DE502006007907D1 (de) | 2005-08-02 | 2010-10-28 | Phoenix Contact Gmbh & Co | Messvorrichtung zum Messen eines periodischen Analogsignals |
US8031455B2 (en) * | 2007-01-05 | 2011-10-04 | American Power Conversion Corporation | System and method for circuit overcurrent protection |
CN102297703A (zh) * | 2011-05-20 | 2011-12-28 | 北京东方振动和噪声技术研究所 | 一种数据采集设备和方法 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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